(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体を含むラミネート樹脂材が上面に添着され、被測定個所の物理量をひずみ量として検出するひずみゲージと、
前記ひずみゲージの前記ラミネート樹脂材の上面を特定の波長をもって照射する１つ以上の光源と、
前記光源の各々に電力を供給する光源電源回路と、
前記ひずみゲージで検出されたひずみ量を物理量の大きさに対応する電気信号に変換する物理量測定器と、
前記物理量測定器が出力する電気信号に応じて前記光源の駆動方法を決定する判断回路と、
前記判断回路の前記決定結果に基づいて前記光源電源回路を制御して、特定の前記光源を駆動制御する光源制御信号発生回路と、
を備え、
前記ひずみゲージが被測定個所から受ける物理量に応じて前記光源を駆動制御し、前記光源の発する波長に感応する前記蛍光体を発光させて物理量を視覚により認識し得るように構成したことを特徴とする物理量可視化システム。
【請求項２】
前記ひずみゲージは、絶縁体であるゲージベースの表面に抵抗素子およびゲージタブが添着され、前記抵抗素子の全体、前記ゲージタブおよび前記ゲージベースの一部が、特定の波長の光を発する前記光源に感応して特定の発光色を発する１種以上の蛍光体を含む前記ラミネート樹脂材により被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量可視化システム。
【請求項３】
絶縁体であるゲージベースの表面に抵抗素子およびゲージタブが添着され、前記抵抗素子の全体、前記ゲージタブおよび前記ゲージベースの一部が蛍光体を含む樹脂を塗布して蛍光膜が形成され、さらに、その表面が透光性を有するラミネート樹脂材により被覆されたひずみゲージと、
前記ひずみゲージの前記樹脂材の上面を特定の波長をもって照射する１つ以上の光源と、
前記光源の各々に電力を供給する光源電源回路と、
前記ひずみゲージが出力する前記被測定箇所の物理量の大きさを電気信号に変換する物理量測定器と、
前記物理量測定器が出力する電気信号に応じて前記光源の駆動方法を決定する判断回路と、
前記判断回路の前記決定結果に基づいて前記光源電源回路を制御して、特定の前記光源を駆動制御する光源制御信号発生回路と、
を備え、
前記ひずみゲージが被測定個所から受ける物理量に応じて前記光源を駆動制御し、前記光源の発する波長に感応する前記蛍光体を発光させて物理量を視覚により認識し得るように構成したことを特徴とする物理量可視化装置。
【請求項４】
絶縁体であって蛍光体を混合してなるゲージベースの表面に抵抗素子およびゲージタブが添着され、前記抵抗素子の全体、前記ゲージタブおよび前記ゲージベースの一部が透光性を有するラミネート樹脂材により被覆されたひずみゲージと、
前記ひずみゲージの前記ラミネート樹脂材の上面を特定の波長をもって照射する１つ以上の光源と、
前記光源の各々に電力を供給する光源電源回路と、
前記ひずみゲージの抵抗値の変化を物理量の大きさに対応する電気信号に変換する物理量測定器と、
前記物理量測定器が出力する電気信号に応じて前記光源の駆動方法を決定する判断回路と、
前記判断回路の前記決定結果に基づいて前記光源電源回路を制御して、特定の前記光源を駆動制御する光源制御信号発生回路と、
を備え、
前記ひずみゲージが被測定個所から受ける物理量に応じて前記光源を駆動制御し、前記光源の発する波長に感応する前記蛍光体を発光させて物理量を視覚により認識し得るように構成したことを特徴とする物理量可視化システム。
【請求項５】
被測定対象から伝播される圧力、変位、加速度、荷重からなる物理量をひずみゲージにより電気量に変換する変換器の外表面に蛍光体を含むラミネート樹脂材を添着してなる物理量／電気量変換器と、
前記変換器と、変換器に添着された前記ラミネート樹脂材の表面を特定の波長をもって照射する１つ以上の光源と、
前記光源の各々に電力を供給する光源電源回路と、
前記物理量／電気量変換器の出力を受けて物理量の大きさに対応する電気信号に変換する物理量測定器と、
前記物理量測定器が出力する電気信号に応じて前記光源の駆動方法を決定する判断回路と、
前記判断回路の前記決定結果に基づいて前記光源電源回路を制御して、特定の前記光源を駆動制御する光源制御信号発生回路と、
を備え、
前記ひずみゲージが被測定個所から受ける物理量に応じて前記光源を駆動制御し、前記光源の発する波長に感応する前記蛍光体を発光させて物理量を視覚により認識し得るように構成したことを特徴とする物理量可視化システム。
【請求項６】
複数のひずみゲージをそれぞれ被覆する複数の前記ラミネート樹脂材の上に、マスクパターンを用いて、当該ひずみゲージの受感軸方向を示す矢印を励起波長の異なる蛍光体を混合させた樹脂材で個別に形成して、前記受感軸方向を視覚的に明瞭に確認し得るように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の物理量可視化システム。
【請求項７】
前記光源は、複数の異なる波長、好ましくは、紫外線を発することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の物理量可視化システム。
【請求項８】
前記光源電源回路および光源制御信号発生回路は、前記複数の光源の各々に対応した複数の構成であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の物理量可視化システム。
【請求項９】
前記判断回路は、前記物理量測定器からの前記電気信号により、前記被測定個所の物理量の大きさに応じて前記光源の選択および／または前記光源の発光強度を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の物理量可視化システム。
【請求項１０】
前記判断回路は、前記物理量測定器からの前記電気信号により、前記被測定個所の物理量の大きさが零より小さい場合は、前記光源の内、第２の特定波長を有する第２の光源のみを前記物理量の大きさに応じて発光させる駆動方法を選択し、また、前記被測定個所の物理量の大きさが零の場合は、前記光源を全て消灯させる駆動方法を選択し、さらに、前記被測定個所の物理量の大きさが零より大きい場合は、前記光源の内、前記第２の波長とは異なる所定の第１の特定波長を有する第１の光源のみを前記物理量の大きさに応じて発光させる駆動方法を選択することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の物理量可視化システム。
【請求項１１】
ラミネート樹脂に、可視光を照射すると特定の地色を反射する着色剤と、前記第１の光源に感応して前記第１の波長よりも長い波長の光を発する第１の蛍光体と、前記第２の光源に感応して前記第２の波長よりも長い波長の光を発する第２の蛍光体とを混合して、前記蛍光体を含むラミネート樹脂材としたことを特徴とする請求項１、７〜１０のいずれか１項に記載の物理量可視化システム。
【請求項１２】
前記判断回路は、前記電気信号により、前記被測定個所の物理量の大きさが所定の閾値より小さい場合は、前記第１の光源および前記第２の光源の全てを発光させる駆動方法を選択し、また、前記被測定個所の物理量の大きさが前記所定の閾値以上の場合は、所定の特定波長を有する前記第１の光源のみを点灯させる駆動方法を選択し、物理量が所定の閾値を越えたことを特定の蛍光体の発光色により警告し得るように構成したことを特徴とする請求項１、７〜９のいずれか１項に記載の物理量可視化システム。
【請求項１３】
蛍光体を含むラミネート樹脂材が上面に塗布され、被測定個所の物理量の大きさをひずみゲージで検出する検知ステップと、
前記ひずみゲージの抵抗値の変化を前記被測定個所の物理量の大きさに対応した電気信号に変換する測定ステップと、
前記測定ステップが出力する前記電気信号に応じて光源の駆動方法を決定する判断ステップと、
前記判断ステップの前記決定結果に基づいて１つまたは２つ以上の光源への電源供給を制御する光源制御信号発生ステップと、
前記光源制御信号発生ステップの制御を受けて、前記１つ以上の光源の各々に電力を供給する光源電源供給ステップと、
前記ひずみゲージの前記ラミネート樹脂材の上面を１つ以上の前記光源で照射する照射ステップと、
からなり、前記ひずみゲージが被測定個所から受ける物理量に応じて前記光源を駆動制御し、前記光源の発する波長に感応する前記蛍光体を発光させて物理量を視覚により認識し得るようにしたことを特徴とする物理量可視化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量可視化システムおよび物理量可視化方法に係り、特に、ひずみゲージで検出したひずみ量、変位量、加速度、圧力、荷重、トルク、角度、傾斜等の物理量に対応する所定の視覚情報を、該ひずみゲージ部分または変換器の表面において視覚により認識することが可能な物理量可視化システムおよび物理量可視化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定対象個所のひずみ量を検出して、ひずみ量を読み取る測定方法には、該被測定対象の測定個所にひずみゲージを接着し、該ひずみゲージをリード線を介してひずみ測定器に接続して測定値を読み取る方法か、若しくは該ひずみゲージ式変換器に表示器を組み込んで、その表示器によりひずみ量を確認する方法が提案されている。
この分野での従来のひずみ量可視化システムとしては、例えば特許文献１（特開２００８−１３４２０３号）に記載の技術が有る。
図１１は、この特許文献１記載の貼付位置識別機能付ひずみゲージおよびひずみ測定装置の結線例を示す説明図である。
同図に示す抵抗素子９３ａを有するひずみゲージ９２およびひずみ測定装置９７の回路では、ひずみゲージ９２のゲージ面９２ａの端部に、手動による導通開閉手段９６を操作して印加した電源９５の電圧に応じて発光する発光体９４を設け、このひずみゲージ９２のリード線９２ｂ，９２ｃに沿わせて、発光体９４に電圧を印加する導線９４ｂ，９４ｃを設けている。この特許文献１記載のシステムは、被測定対象個所に貼付されたひずみゲージ９２の位置を識別することを意図したものであり、その意味ではひずみ量可視化システムとまでは言えないが、ひずみ貼付位置の明視化システムといえるものである。
【０００３】
また、例えば特許文献２（特表２００３−５０６６９８号公報）に記載の技術が有る。
この特許文献２は、ポリマー等を主原料として発光性化合物を取り込んだコーティング剤をアルミニウム、スチールなどの基材上に薄くコーティングし、該コーティング中の亀裂形状の変化に応じて、コーティングから発出する発光を計測することで該基材にかかるひずみを測定するものである。
なお、本願出願人は、先願として、「特願２００８−３２９０４０」を特許出願しているが、この先願に係る発明では、薄暗い環境下の被測定対象物上に添着された、視認し難いひずみゲージであっても、これを明瞭に視認可能とすることを意図して、ひずみゲージの一部または全体を蛍光体が混合されたラミネート樹脂材で被覆すると共に、その際、該蛍光体にマスクパターン等を使用して文字や記号となるように予め配色し、これをブラックライトで照射することにより、該蛍光体を発光させると共に、該蛍光体で配色された前記の文字や記号を浮かび上がらせるように構成したひずみゲージを提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３４２０３号公報
【特許文献２】特表２００３−５０６６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記背景技術で述べた従来のひずみ量測定装置にあっては、前述のとおり、被測定対象のひずみ量を測定して、ひずみ量を読み取る測定方法の場合、一般に、前記の表示器付きの測定器は、被測定対象上に接着されているひずみゲージの位置から一般に物理的に相当離れた位置に設置されているので、測定者は、ひずみゲージ接着位置から目を離して、離れた個所に設置されているひずみ測定器の表示器を視認する必要が有り、ひずみゲージの接着作業や結線の確認作業、あるいは、測定状況の確認をしたい場合には不便であるといった問題点が有った。
さらに、表示器の数値情報だけでは、全てのひずみゲージを取り付けた後、複数の測定個所における測定結果を総括的に視認することができないといった問題点が有った。
【０００６】
また、特許文献１に係る発明は、個々のひずみゲージ９２に設けられた発光体９４は、ひずみ測定器９７側から、任意のひずみゲージ９２に接続されている導通開閉手段９６をオンとすることで、点灯させることができるだけであり、被測定個所のひずみ量には無関係のものである。しかし、個々のひずみゲージ９２にそれぞれ発光体９４を設けることはひずみゲージ９２の構造が複雑化し全体形状の小型化を困難にするばかりでなく、多数（数百点におよぶ場合も珍しくない）のひずみゲージ導線９２毎にリード線９２ｂ、９２ｃの２本の他に、導線９４ｂ、９４ｃ２本を余分に要することになり、数百点にもおよぶ配線処理が著しく困難になる、という難点がある。
また、特許文献２に記載の発明は、アルミニウム、スチール、ポリマーなどの基材上にポリマーを主原料とするコーティング剤で薄層を作り、そのコーティング剤から発出する発光の一つまたは複数の特性を、基材にかかるひずみとの関係で変化させ、特に、コーティング中の亀裂形状の変化を、コーティングから発出する発光を計測することによって、基材にかかるひずみを測定することを測定原理とするものであるため、一旦生じたコーティング中の亀裂形状（亀裂の幾何学的構造、亀裂の幅、亀裂の方向、亀裂の深さ、亀裂の開口など）は、復元することはないので、測定期間中における極大値の測定はできても、測定期間中のひずみ量の変化（増減）を測定することが困難であり、繰り返しのひずみ測定には、不向きである。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の難点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ひずみゲージの本来のひずみ検出機能を損なうことなく、構造や生産工程をあまり変えることなく、従って生産コストの上昇を極力抑え、また、表示のために特別な配線を必要とすることなく、ひずみゲージ表面または、変換器の表面の色彩や輝度を変化させることを可能とし、ひずみゲージまたは物理量／電気量変換器が添着された被測定個所において、当該被測定個所のひずみ量、変位量、圧力、加速度、荷重からなる物理量およびその物理量の性質の変化を肉眼により視認することが可能な物理量可視化システムおよび物理量可視化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明の物理量可視化システムは、上記の目的を達成するために、蛍光体を含むラミネート樹脂材が上面に添着され、被測定個所の物理量をひずみ量として検出するひずみゲージと、
前記ひずみゲージの前記ラミネート樹脂材の上面を特定の波長をもって照射する１つ以上の光源と、
前記光源の各々に電力を供給する光源電源回路と、
前記ひずみゲージで検出されたひずみ量を物理量の大きさに対応する電気信号に変換する物理量測定器と、
前記物理量測定器が出力する電気信号に応じて前記光源の駆動方法を決定する判断回路と、
前記判断回路の前記決定結果に基づいて前記光源電源回路を制御して、特定の前記光源を駆動制御する光源制御信号発生回路と、
を備え、
前記ひずみゲージが被測定個所から受ける物理量に応じて前記光源を駆動制御し、前記光源の発する波長に感応する前記蛍光体を発光させて物理量を視覚により認識し得るように構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項２に係る発明の物理量可視化システムは、前記ひずみゲージは、絶縁体であるゲージベースの表面に抵抗素子およびゲージタブが添着され、前記抵抗素子の全体、前記ゲージタブおよび前記ゲージベースの一部が、特定の波長の光を発する前記光源に感応して特定の発光色を発する１種以上の蛍光体を含む前記ラミネート樹脂材により被覆されていることを特徴としている。
請求項３に係る発明の物理量可視化システムは、絶縁体であるゲージベースの表面に抵抗素子およびゲージタブが添着され、前記抵抗素子の全体、前記ゲージタブおよび前記ゲージベースの一部が蛍光体を含む樹脂を塗布して蛍光膜が形成され、さらに、その表面が透光性を有するラミネート樹脂材により被覆されたひずみゲージと、
前記ひずみゲージの前記樹脂材の上面を特定の波長をもって照射する１つ以上の光源と、
前記光源の各々に電力を供給する光源電源回路と、
前記ひずみゲージが出力する前記被測定箇所の物理量の大きさを電気信号に変換する物理量測定器と、
前記物理量測定器が出力する電気信号に応じて前記光源の駆動方法を決定する判断回路と、
前記判断回路の前記決定結果に基づいて前記光源電源回路を制御して、特定の前記光源を駆動制御する光源制御信号発生回路と、
を備え、
前記ひずみゲージが被測定個所から受ける物理量に応じて前記光源を駆動制御し、前記光源の発する波長に感応する前記蛍光体を発光させて物理量を視覚により認識し得るように構成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に係る発明の物理量可視化システムは、絶縁体であって蛍光体を混合してなるゲージベースの表面に抵抗素子およびゲージタブが添着され、前記抵抗素子の全体、前記ゲージタブおよび前記ゲージベースの一部が透光性を有するラミネート樹脂材により被覆されたひずみゲージと、
前記ひずみゲージの前記ラミネート樹脂材の上面を特定の波長をもって照射する１つ以上の光源と、
前記光源の各々に電力を供給する光源電源回路と、
前記ひずみゲージの抵抗値の変化を物理量の大きさに対応する電気信号に変換する物理量測定器と、
前記物理量測定器が出力する電気信号に応じて前記光源の駆動方法を決定する判断回路と、
前記判断回路の前記決定結果に基づいて前記光源電源回路を制御して、特定の前記光源を駆動制御する光源制御信号発生回路と、
を備え、
前記ひずみゲージが被測定個所から受ける物理量に応じて前記光源を駆動制御し、前記光源の発する波長に感応する前記蛍光体を発光させて物理量を視覚により認識し得るように構成したことを特徴としている。
【００１１】
請求項５に係る発明の物理量可視化システムは、被測定対象から伝播される圧力、変位、加速度、荷重からなる物理量をひずみゲージにより電気量に変換する変換器の外表面に蛍光体を含むラミネート樹脂材を添着してなる物理量／電気量変換器と、
前記変換器に添着された前記ラミネート樹脂材の表面を特定の波長をもって照射する１つ以上の光源と、
前記光源の各々に電力を供給する光源電源回路と、
前記物理量／電気量変換器の出力を受けて物理量の大きさに対応する電気信号に変換する物理量測定器と、
前記物理量測定器が出力する電気信号に応じて前記光源の駆動方法を決定する判断回路と、
前記判断回路の前記決定結果に基づいて前記光源電源回路を制御して、特定の前記光源を駆動制御する光源制御信号発生回路と、
を備え、
前記ひずみゲージが被測定個所から受ける物理量に応じて前記光源を駆動制御し、前記光源の発する波長に感応する前記蛍光体を発光させて物理量を視覚により認識し得るように構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項６に係る発明の物理量可視化システムは、複数のひずみゲージをそれぞれ被覆する複数の前記ラミネート樹脂材の上に、マスクパターンを用いて、当該ひずみゲージの受感軸方向を示す矢印を励起波長の異なる蛍光体を混合させた樹脂材で、個別に形成して、前記受感軸方向を視覚的に明瞭に確認し得るように構成したことを特徴としている。
請求項７に係る発明の物理量可視化システムは、前記光源は、複数の異なる波長、好ましくは、紫外線を発することを特徴としている。
請求項８に係る発明の物理量可視化システムは、前記光源電源回路および光源制御信号発生回路は、前記複数の光源の各々に対応した複数の構成であることを特徴としている。
請求項９に係る発明の物理量可視化システムは、前記判断回路は、前記物理量測定器からの前記電気信号により、前記被測定個所の物理量の大きさに応じて前記光源の選択および／または前記光源の発光強度を決定することを特徴としている。
【００１３】
請求項１０に係る発明の物理量可視化システムは、前記判断回路は、前記物理量測定器からの前記電気信号により、前記被測定個所の物理量の大きさが零より小さい場合は、前記光源の内、第２の特定波長を有する第２の光源のみを前記物理量の大きさに応じて発光させる駆動方法を選択し、また、前記被測定個所の物理量の大きさが零の場合は、前記光源を全て消灯させる駆動方法を選択し、さらに、前記被測定個所の物理量の大きさが零より大きい場合は、前記光源の内、前記第２の波長とは異なる所定の第１の特定波長を有する第１の光源のみを前記物理量の大きさに応じて発光させる駆動方法を選択することを特徴としている。
請求項１１に係る発明の物理量可視化システムは、ラミネート樹脂に、可視光を照射すると特定の地色を反射する着色剤と、前記第１の光源に感応して前記第１の波長よりも長い波長の光を発する第１の蛍光体と、前記第２の光源に感応して前記第２の波長よりも長い波長の光を発する第２の蛍光体とを混合して、前記蛍光体を含むラミネート樹脂材としたことを特徴としている。
【００１４】
請求項１２に係る発明の物理量可視化システムは、前記判断回路は、前記電気信号により、前記被測定個所の物理量の大きさが所定の閾値より小さい場合は、前記第１の光源および前記第２の光源の全てを発光させる駆動方法を選択し、また、前記被測定個所の物理量の大きさが前記所定の閾値以上の場合は、所定の特定波長を有する前記第１の光源のみを点灯させる駆動方法を選択し、物理量が所定の閾値を越えたことを特定の蛍光体の発光色により警告し得るように構成したことを特徴としている。
請求項１３に係る発明の物理量可視化方法は、蛍光体を含むラミネート樹脂材が上面に塗布され、被測定個所の物理量の大きさをひずみゲージで検出する検知ステップと、
前記ひずみゲージの抵抗値の変化を前記被測定個所の物理量の大きさに対応した電気信号に変換する測定ステップと、
前記測定ステップが出力する前記電気信号に応じて光源の駆動方法を決定する判断ステップと、
前記判断ステップの前記決定結果に基づいて１つまたは２つ以上の光源への電源供給を制御する光源制御信号発生ステップと、
前記光源制御信号発生ステップの制御を受けて、前記１つ以上の光源の各々に電力を供給する光源電源供給ステップと、
前記ひずみゲージの前記ラミネート樹脂材の上面を１つ以上の前記光源で照射する照射ステップと、
からなり、前記ひずみゲージが被測定個所から受ける物理量に応じて前記光源を駆動制御し、前記光源の発する波長に感応する前記蛍光体を発光させて物理量を視覚により認識し得るようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、本来のひずみ量、圧力、変位、加速度、荷重からなる物理量の検出機能を損なうことなく、構造や生産工程をあまり変えることなく、従って生産コストの上昇を抑えつつ、また、表示のために特別な配線を必要とすることなく、ひずみゲージ表面または物理量／電気量変換器の表面の色彩や輝度を変化させることを可能とし、ひずみゲージまたは物理量／電気量変換器が添着された被測定個所において、当該被測定個所の物理量およびその物理量の性質の変化を肉眼により視認することが可能な物理量可視化システムおよび物理量可視化方法を提供することができる。
特に、前記ラミネート樹脂材、樹脂材並びにゲージベースの蛍光体として、例えば波長が異なる２つの蛍光体を混合した場合は、判断回路の構成により、被測定個所の物理量に応じて、一方の蛍光体だけが発光する場合と、他方の蛍光体だけが発光する場合と、双方の蛍光体が同時に発光する場合とに分類することも可能となり、このような２つの蛍光体が、それぞれの被測定個所の物理量に応じた発光強度に応じて発光させることにより、物理量が連続的な色彩の変化として視認可能となる効果が有る。
【００１６】
また、上記と同じ場合において、判断回路の構成により、被測定個所の物理量に応じて、前記ラミネート樹脂材の前記２つの蛍光体による発光の発光量および発光色を、ひずみゲージが検出する物理量の性質（例えば、ひずみゲージの場合は圧縮または引張の区別）と輝度とに応じて、２値的かつ連続的に変化させることができる効果が有る。
さらに、上記と同じ場合において、判断回路の構成により、被測定個所の物理量に応じて、前記ラミネート樹脂材の前記２つの蛍光体による発光の発光量（輝度）を変化させると共に、物理量が或る所定の値（閾値）を超えた瞬間、該ラミネート樹脂材の前記２つの蛍光体による発光色を不連続的に変化させることができる効果が有る。
また、本発明に係る前記ひずみゲージは、絶縁体であるゲージベースの表面に抵抗素子およびゲージタブが添着され、前記抵抗素子の全体、前記ゲージタブおよび前記ゲージベースの一部が、前記光源に感応して特定の発光色を発する１種以上の蛍光体を含む前記ラミネート樹脂材により被覆されているだけであるので、蛍光体を含むラミネート樹脂材を被覆したことによるひずみゲージまたは変換器の補強効果は無視し得る範囲であり、構造の複雑化、生産工程の増加を殆ど変えることがないため、生産コストの上昇をもたらすことなく、物理量の可視化を実現することができる。
【００１７】
本発明に係るひずみゲージは、複数のひずみゲージをそれぞれ被覆する複数の前記ラミネート樹脂材の上に、それぞれ別個に励起波長の異なる蛍光体を混合させた樹脂材で、マスクパターンを用いて、それぞれのひずみゲージの受感軸方向を示す矢印を個別に形成することで、前記それぞれの受感軸方向を視覚的に明瞭に確認し得ると共に、ひずみ量の大きさも同時に視覚により認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る物理量可視化システムの全体構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る物理量可視化システムの全体構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る物理量可視化システムにおいて、ひずみゲージの表面を照射する第１の光源と第２の光源の点滅状態の関係を説明する図であり、（ａ）は、第２光源のみ点灯、（ｂ）は、両方とも消灯、（ｃ）は、第１光源のみ点灯している状態をそれぞれ示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る物理量可視化システムの作用を説明するための図で、特に、物理量の負荷方向に応じてひずみゲージの色を変化させる場合のひずみゲージ出力、２つの光源の照射強度およびひずみゲージの色の変化の関係を示す説明図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る物理量可視化システムの全体構成を模式的に示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る物理量可視化システムにおいて、ひずみゲージの表面を照射する第１の光源と第２の光源の点滅の関係を説明する図で、このうち、（ａ）は、第１の光源と第２の光源を両方共に点灯し、（ｂ）は、第１の光源のみを点灯し、（ｃ）は、第１の光源のみを点灯した状態をそれぞれ模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る物理量可視化システムの作用を説明するための図で、特に、物理量がある値（閾値）を超えたときに色を変化させて注意を喚起させる場合のひずみゲージ出力、２つの光源のオン／オフおよびひずみゲージの発光色の変化との関係を示す説明図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る物理量可視化システムにおける２軸のひずみゲージそれぞれにラミネート樹脂の上に蛍光体入りの樹脂で矢印のパターンを形成してなるひずみゲージの構成を模式的に示す平面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る物理量可視化システムにおける物理量／電気量変換器の一例としての加速度変換器の表面に、蛍光体を含むラミネート樹脂材を添着した場合の断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線矢視方向断面図である。
【図１１】特許文献１記載のひずみゲージおよびひずみ測定装置の結線例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の物理量可視化システムおよび物理量可視化方法の実施の形態について、〔第１の実施の形態〕〜〔第５の実施の形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る物理量可視化システムの全体構成を模式的に示す斜視図であり、本発明の原理的な実施の形態である。
同図において、本実施の形態の物理量可視化システムは、ひずみゲージ１と、ひずみゲージ１に接続された測定装置２と、測定装置２に接続された光源電源回路３と、光源電源回路３に接続された光源４と、を備える。
ひずみゲージ１は、ポリイミド樹脂などの絶縁体からなるゲージベース（以下、単に「ベース」という）１１（基板）と、ベース１１上にスパッタリング、蒸着または接着等により添着された抵抗素子（箔）１２と、抵抗素子１２の上面に塗布または接着されたラミネート樹脂材１３と、を備える。
ひずみゲージ１の、抵抗素子１２は、例えば、銅ニッケル合金またはニッケルクロム合金箔をパターニングされ且つエッチングによりグリッド部およびゲージタブが形成されている。
【００２０】
ラミネート樹脂材１３は、透明度の高い樹脂でコーティングされており、この樹脂には、複数の異なる波長（ここでは波長αと波長βとする）の光でそれぞれ発光する複数種類の蛍光体が混合されている。この蛍光体としては、例えば、シンロイヒ社製の「ルミライト・ナノＲ−Ｙ２０２」（励起波長：α＝３６５ｎｍ）を使用することができる。この蛍光体は、紫外線（３６５ｎｍ付近）を照射すると赤色に発光する。また、「ＣＩＢＡ(登録商標)社製のＸＹＭＡＲＡ(登録商標)Ｍａｒｋｅｒ  ＧｒｅｅｎＳＦ１Ａ」（励起波長：β＝２５４ｎｍ）を使用することができる。この蛍光体は、紫外線（２５４ｎｍ）を照射すると緑色に発光するが、波長が３６５ｎｍの光では発光しない。
光源電源回路３には、この場合、光源Ａ用電源回路３Ａおよび光源Ｂ用電源回路３Ｂからなり、例えば、ボズシ工房社製の「調光ポート付蛍光灯インバーター」、「調光制御コントローラー」（電圧制御値：ＤＣ０〜５Ｖ）を、光源Ａ，Ｂに対して１個づつ用いることができる。
【００２１】
光源４の一方の、第１光源としての光源４Ａには、例えば、東芝ライテック社製の「ブラックライト蛍光ランプ：ＦＬ４ＢＬＢ」（ピーク波長：α＝３５２ｎｍ）からなる光源Ａ用電源４Ａを使用することができる。また、第２の光源としての光源４Ｂには、例えば、東芝ライテック社製の「殺菌灯ランプ：ＧＬ４−Ａ」の前面に可視光カットフィルタを付けたもの（ピーク波長：β＝２５４ｎｍ）を使用することができる。
測定装置２は、物理量測定器としてのひずみ測定器２１と、ひずみ測定器２１の測定結果を受ける判断回路２２と、判断回路２２に接続された光源Ａ用制御信号発生回路２３Ａと光源Ｂ用制御信号発生回路２３Ｂからなる光源制御信号発生回路２３と、を備える。
このひずみ測定器２１および判断回路２２としては、例えば、（株）共和電業製の「ひずみ測定アンプ」を使用することができる。この場合、ひずみゲージ１で検知したひずみ量（電気抵抗の変化）をひずみ測定器２１において電圧値の信号に変換し、該電圧値信号を判断回路２２において増幅、反転および分岐し、各光源電源回路３に、例えば、０〜５Ｖの信号として入力するものとする。
以下、第１の実施の形態の物理量可視化システムの動作を説明する。
【００２２】
ひずみゲージ１は、ベース１１の裏面側を被測定対象の測定個所に接着、融着、蒸着等により添着される。被測定対象の測定個所に生じた物理量としてのひずみを受けて抵抗素子１２が変形（伸長または圧縮）することにより、抵抗素子１２の抵抗値が変化する。
測定装置２のひずみ測定器２１は、抵抗素子１２の抵抗値の変化を、例えばホィートストンブリッジ回路構成により電気信号に変換すると共に、適宜増幅して該電気信号に対応したひずみ量を測定する。
この測定されたひずみ量は、従来どおり表示器（図示は省略）に表示することも可能である。
また、測定装置２の判断回路２２は、光源４の駆動方法を決定するものであり、前記ひずみ測定器２１の出力、即ち、ひずみゲージ１が検知し、ひずみ測定器２１で測定した物理量に対応した電気信号により、測定個所の物理状態（この実施形態ではひずみ量の大きさ）を識別・分類し、該識別・分類結果を示す判定信号を出力する。
【００２３】
さらに、測定装置２の光源制御信号発生回路２３は、前述の判断回路２２が識別・分類した測定個所の物理状態を示す判定信号に基づいて、光源電源回路３のうちの光源Ａ用電源回路３Ａか光源Ｂ用電源回路３Ｂのいずれか一方または双方を駆動するための光源制御信号（この実施形態では、光源Ａ用および光源Ｂ用の駆動信号）を出力する。
光源電源回路３は、測定装置２からの光源制御信号に基づいて、光源４のうち、光源Ａ用光源４Ａ（以下、「光源Ａ」という）か光源Ｂ用光源４Ｂ（以下、「光源Ｂ」という）のいずれか一方または双方を制御するための光源用電力を出力する。この光源電源回路３は、内蔵する２次電池を使用する構成とすることが可能であり、また、外部電源を取り入れる構成とすることも可能である。
光源４は、光源用電力に応じて、自己が内蔵する１つ以上の光源を駆動する。これにより、光源Ａおよび光源Ｂの点灯状態が、それぞれ制御される。
光源Ａからは波長αの光が、また、光源Ｂからは波長βの光が、各々ひずみ量（物理量）に応じた強度（比例またはほぼ比例した強度）でラミネート樹脂材１３の表面上に照射される。
【００２４】
これにより、ラミネート樹脂材１３の蛍光体ａおよび蛍光体ｂが、それぞれの励起波長の光の強度に応じて発光する。よって、この発光は、測定個所の識別・分類されたひずみ状態を反映したものとなる。
測定装置２の判断回路２２と光源制御信号発生回路２３との間は、コード情報で受け渡しすることが可能である。
なお、蛍光体ａおよびｂは、光源４の波長がそれぞれの所定の波長（ここでは波長αおよび波長β）以外の波長域の光（即ちノイズ光）では発光しないような素材を使用して形成することが好ましい。
この第１の実施の形態では、光源４として、波長αの光源Ａと、波長βの光源Ｂだけとし、その他の構成要素も、この光源Ａと光源Ｂとに対応したものとして構成したが、一般に、本発明では、光源４を構成する光源の種類および個数は任意である。
この第１の実施の形態によれば、ラミネート樹脂材１３の蛍光体ａ，ｂは、被測定個所のひずみ量に応じて、蛍光体ａだけが発光する場合と、蛍光体ｂだけが発光する場合と、蛍光体ａおよび蛍光体ｂが同時に発光する場合とに分類されることになるが、このような分類と共に、それぞれの被測定個所のひずみ量に応じた発光強度に応じて発光することにより、連続的な色彩の変化が得られる効果が有る。
【００２５】
〔第２の実施の形態〕
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る物理量可視化システムの全体構成を模式的に示すブロック図である。
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る物理量可視化システムにおいて、ひずみゲージの表面を照射する第１の光源と第２の光源の点滅状態の関係を説明する図であり、（ａ）は、第２光源のみ点灯、（ｂ）は、両方とも消灯、（ｃ）は、第１光源のみ点灯している状態をそれぞれ示す斜視図であり、
図４、本発明の第２の実施の形態に係る物理量可視化システムの作用を説明するための図で、特に、物理量の負荷方向に応じてひずみゲージの色を変化させる場合のひずみゲージ出力、２つの光源の照射強度およびひずみゲージの色の変化の関係を示す説明図である。この第２の実施の形態の場合、ひずみゲージの負荷方向に応じてひずみゲージの色を変化させる場合の形態である。
同図において、この第２の実施の形態の物理量可視化システムは、第１の実施の形態同様に、ひずみゲージ１と、ひずみゲージ１に接続された物理量測定器としてのひずみ測定器２１と、測定装置２と、この測定装置２に接続された光源電源回路３と、光源電源回路３に接続された光源４と、を備える。
【００２６】
ひずみゲージ１は、ベース１１（基板）と、ベース１１上に接着、蒸着またはスパッタリング等により添着された抵抗素子１２と、抵抗素子１２の上面に塗布または接着されたラミネート樹脂材１３と、を備える。
ひずみゲージ１の抵抗素子１２は、例えば、銅ニッケル合金またはニッケルクロム合金箔をパターニングおよびフォトエッチングによって、グリッド部およびゲージタブが形成されている。
ひずみゲージ１のラミネート樹脂材１３は、透明度の高い樹脂でコーティングされており、この樹脂には複数の異なる波長（ここでは波長αと波長βとする）の光でそれぞれ発光する複数種類の蛍光体の他、可視光を照射すると特定の地色（この場合、青色）を反射する着色材が混合されている。ひずみゲージ１の構造は、ひずみゲージ１（図１）と同じで良いが、抵抗素子１２の上面に添着されるラミネート樹脂材１３に混合されている蛍光体の組成は、第１の実施の形態と同様に、例えば、シンロイヒ社製の「ルミライト・ナノＲ−Ｙ２０２」（励起波長：α＝３６５ｎｍ）を使用することができる。この蛍光体は、紫外線（３６５ｎｍ付近）を照射すると赤色に発光する。また、「ＣＩＢＡ（登録商標）ＸＹＭＡＲＡ（登録商標）Ｍａｒｋｅｒ ＧｒｅｅｎＳＦ１Ａ」（励起波長：β＝２５４ｎｍ）を使用することができる。この蛍光体は、紫外線（２５４ｎｍ）を照射すると緑色に発光するが、波長が上記の３６５ｎｍの光では発光しない。
【００２７】
光源電源回路３には、第１の実施の形態にて説明したところではあるが、例えば、ボズシ工房社製の「調光ポート付蛍光灯インバーター」、「調光制御コントローラー」（電圧制御値：ＤＣ０〜５Ｖ）を、光源Ａ，Ｂに対して１個づつ用いることができる。
光源４の光源Ａには、例えば、東芝ライテック製の「ブラックライト蛍光ランプ：ＦＬ４ＢＬＢ」（ピーク波長：α＝３５２ｎｍ）を使用することができる。また、光源Ｂには、例えば、東芝ライテック製の「殺菌灯ランプ：ＧＬ４−Ａ」の前面に可視光カットフィルタを付けたもの（ピーク波長：β＝２５４ｎｍ）を使用することができる。
測定装置２は、物理量測定装置としてのひずみ測定器２１と、ひずみ測定器２１の測定結果を受ける判断回路２２と、判断回路２２に接続された光源制御信号発生回路２３と、を備える。
このひずみ測定器２１および判断回路２２としては、例えば、（株）共和電業製の「ひずみ測定アンプ」を使用することができる。この場合、ひずみゲージ１の検知したひずみ量（電気抵抗の変化）をひずみ測定器２１において電圧値の信号に変換し、該電圧値信号を判断回路２２において増幅、反転および分岐するものとする。
【００２８】
以下、この第２の実施の形態のひずみ量可視化システムの動作を図２〜図４を参照して説明する。
ひずみゲージ１は、被測定対象物の測定個所に添着されるひずみゲージである。被測定対象物の測定個所に生じたひずみ量に応じて抵抗素子１２が伸長または圧縮して変形することにより、抵抗素子１２の抵抗値が変化する。
測定装置２のひずみ測定器２１は、抵抗素子１２の抵抗値の変化を電気信号に変換すると共に、該電気信号に対応したひずみ量を測定する。このひずみ量に相当するひずみゲージ出力を表すグラフを、図４に示す。ひずみゲージ出力は、圧縮時には−（マイナス）となり、引張時には、＋（プラス）として現れる。この測定されたひずみ量は、表示器（図示は省略）に表示することも可能である。
【００２９】
また、測定装置２の判断回路２２は、前記ひずみ測定器２１の出力、即ち、ひずみゲージ１が検知し、ひずみ測定器２１（図１参照）で測定したひずみ量に対応した電気信号により、測定個所の物理状態を識別・分類し、該識別・分類結果を示す信号を出力する。この第２の実施の形態では、ひずみ測定器２１で測定したひずみ量の値（即ちひずみ量の大きさであり、符号Ｅで示す）によって識別・分類しており、ひずみ測定器２１で測定したひずみが圧縮ひずみ（即ちＥ＜０）であれば、後述する光源ＢをＥの絶対値に対応した強度で点灯すべき場合［図３の（ａ）に示す状態］であると判断し、この判断結果を光源制御信号発生回路２３に送出し、光源制御信号発生回路２３は光源Ｂ用の光源制御信号としてＥに比例またはほぼ比例した電圧値（＝Ｖ（Ｅ））を出力する。この状態は、図４における「光源Ｂ強度」を示すグラフのように変化する。そして、図３の（ａ）に示すように光源Ｂが点灯する。
また、ひずみゲージ１に何ら負荷がかかっていない状態、即ちＥ＝０であれば、後述する光源Ａも光源Ｂも点灯すべき場合ではないと判断し、この判断結果を光源制御信号発生回路２３に送出し、光源制御信号発生回路２３は、光源制御信号を出力しない。
【００３０】
その結果、図３（ｂ）に示すように、光源Ａ、光源Ｂのいずれも点灯しない状態となる。
さらに、ひずみ測定器２１で測定したひずみが引張ひずみ（即ちＥ＞０）であれば、後述する光源ＡをＥの絶対値に対応した強度で点灯すべき場合であると判断し、この判断結果を光源制御信号発生回路２３に送出し、光源制御信号発生回路２３は、光源Ａ用の光源制御信号として図４における「光源Ａ強度」のグラフに示すように、Ｅに比例した電圧値（＝Ｖ（Ｅ））を出力する。
光源電源回路３は、測定装置２からの光源制御信号に基づいて、光源４を制御するための光源用電力を出力する。この光源電源回路３は、内蔵する２次電池を使用する構成とすることが可能であり、また、外部電源を取り入れる構成とすることも可能である。
【００３１】
光源４は、光源用電力に応じて、光源制御信号発生回路２３と光源電源回路３により、光源Ａおよび光源Ｂの点灯状態が、それぞれ制御される。
光源Ａからは波長αの光が、また、光源Ｂからは波長βの光が、前記制御量に応じて点灯され、ラミネート樹脂材１３の表面上に照射される。
これにより、ラミネート樹脂材１３の蛍光体ａと蛍光体ｂのいずれかが、それぞれの励起波長の光の強度に応じて発光するか、若しくは、ひずみ量（Ｅ）が零の場合は両者とも発光せず、地色である青色が認識されることになる。このようにして、この発光は、測定個所の識別・分類された物理状態を反映したものとなる。
測定装置２の判断回路２２と光源制御信号発生回路２３との間は、コード情報で受け渡しすることが可能である。
なお、蛍光体ａおよびｂは、それぞれの所定の波長（ここでは波長αおよび波長β）以外の波長域の光（即ちノイズ光）では発光しないような素材を使用して形成することが好ましい。
【００３２】
この第２の実施の形態では、光源４として、波長αの光源Ａと、波長βの光源Ｂだけとし、その他の構成要素も、この光源Ａと光源Ｂとに対応したものとして構成したが、一般に、本発明では、光源４を構成する光源の種類および個数は任意である。
この実施の形態によれば、測定個所のひずみ量に応じて、ラミネート樹脂材１３の蛍光体ａ，ｂによる発光の発光量および発光色を、ひずみゲージ１の検出するひずみの性質（圧縮または引張）と強度とに応じて、２値的かつ連続的に変化させることができる効果が有る。
この第２の実施の形態の作用について、図３および図４を用いて説明する。
先ず、ひずみゲージ１に何ら荷重が作用していないときは、図４におけるひずみゲージ出力のグラフは、０レベル（Ｅ＝０）となっており、判断回路２２からは、光源Ａ、Ｂのいずれも発光させない旨の判断をし、光源制御信号発生回路２３は、駆動制御信号を出力しない指示を出すため、図３の（ｂ）に示すように光源ＡもＢも不点灯となる。
この状態から、ひずみゲージ１に圧縮ひずみが作用し、その圧縮ひずみが大きくなるにつれて、図４の「ひずみゲージ出力（Ｅ）」のグラフに示されるように、マイナスの値となる。圧縮ひずみが大きくなるに従って、光源Ｂの発光強度が次第に大きくなる。圧縮ひずみが作用しているときは、光源Ａは、図３（ａ）の如く消灯している。
【００３３】
また、ひずみゲージ１に引張りひずみが作用すると、ひずみゲージ出力（Ｅ）は、プラス（＋）となり、ひずみゲージ出力（Ｅ）が大きくなるのに対応して、光源Ａが図３（ｃ）に示すように発光強度を増していくが、光源Ｂは消灯したままとなる。図４の上段にゲージ写真が示されているように、この第２の実施の形態の場合、圧縮状態、無負荷状態および引張り状態に応じて、ひずみゲージ１の表面に添着されたラミネート樹脂材１３に混合された蛍光体ａ、ｂが、光源Ａ、Ｂによる色が変化するように構成されている。
例えば、図４の最上段の「ゲージ写真」に示されるように、ひずみゲージ１に大きな圧縮ひずみが作用しているときは、「グリーン」、中程度の圧縮ひずみが作用しているときは、「コバルトグリーン」、無負荷状態のときは、「ブルー」、中程度の引張りひずみが作用しているときは「ピンクブルー」、大きな引張りひずみが作用しているときは「レッド」、というように色相が変化する。この色相を視覚によって観察することによって、ひずみゲージ１に生じているひずみ量、延いては被測定対象物の物理量の挙動を常時、把握、認識することができる。
【００３４】
〔第３の実施の形態〕
図５は、本発明の第３の実施形態に係る物理量可視化システムの全体構成を示すブロック図であり、
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る物理量可視化システムにおいて、ひずみゲージの表面を照射する第１の光源と第２の光源の点滅の関係を説明する図で、このうち、（ａ）は、第１の光源と第２の光源を両方共に点灯し、（ｂ）は、第１の光源のみを点灯し、（ｃ）は、第１の光源のみを点灯した状態をそれぞれ模式的に示す斜視図であり、
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る物理量可視化システムの作用を説明するための図で、特に、物理量がある値（閾値）を超えたときに色を変化させて注意を喚起させる場合のひずみゲージ出力、２つの光源のオン／オフおよびひずみゲージの発光色の変化との関係を示す説明図である。
図５〜図７に示す、第３の実施の形態の物理量可視化システムは、ひずみゲージ１と、ひずみゲージ１に接続された測定装置２と、測定装置２に接続された光源電源回路３と、この光源電源回路３に接続された光源４と、を備える。
【００３５】
ひずみゲージ１は、ベース１１（基板）と、このベース１１上に接着、蒸着またはスパッタリング等により添着された抵抗素子１２と、ゲージタブ等の上面に塗布または接着等により添着されたラミネート樹脂材１３と、を備える。
ひずみゲージ１の抵抗素子１２は、上述した第１の実施の形態のものと同様に形成されている。
ひずみゲージ１のラミネート樹脂材１３は、透明度の高い樹脂でコーティングされており、この樹脂には複数の異なる波長（ここでは波長αと波長βとする）の光でそれぞれ発光する複数種類の蛍光体が混合されている。ひずみゲージ１の構造は、第１の実施の形態におけるひずみゲージ１（図１）と同じで良いが、抵抗素子１２の上面に塗布または接着されるラミネート樹脂材に混合されている蛍光体の組成は、ひずみゲージ１とは異なるものでもよいし、同じでも良い。この蛍光体としては、例えば、シンロイヒ社製の「ルミライト・ナノＲ−Ｙ２０２」（励起波長：α＝３６５ｎｍ）を使用することができる。この蛍光体は、紫外線（３６５ｎｍ付近）を照射すると赤色に発光する。
【００３６】
また、「ＣＩＢＡ（登録商標） ＸＹＭＡＲＡ（登録商標）Ｍａｒｋｅｒ ＧｒｅｅｎＳＦ１Ａ」（励起波長：β＝２５４ｎｍ）を使用することができる。この蛍光体は、紫外線（２５４ｎｍ）を照射すると緑色に発光するが、波長が上述した３６５ｎｍの光では発光しない。
光源電源回路３には、例えば、ボズシ工房社製の「調光ポート付蛍光灯インバーター」、「調光制御コントローラー」（電圧制御値：ＤＣ０〜５Ｖ）を、光源Ａ，Ｂに対して１個ずつ用いることができる。
光源４の光源Ａには、例えば、東芝ライテック製の「ブラックライト蛍光ランプ：ＦＬ４ＢＬＢ」（ピーク波長：α＝３５２ｎｍ）を使用することができる。また、光源Ｂには、例えば、東芝ライテック製の「殺菌灯ランプ：ＧＬ４−Ａ」の前面に可視光カットフィルタ（ピーク波長：β＝２５４ｎｍ）を付けたものを使用することができる。
測定装置２は、ひずみ測定器２１（図１参照）と、このひずみ測定器２１の測定結果を受ける判断回路２２と、判断回路２２に接続された光源制御信号発生回路２３（図示は省略）と、を備える。
【００３７】
この測定器２１および判断回路２２としては、例えば、共和電業製の「ひずみ測定アンプ」を使用することができる。この場合、ひずみゲージ１の検知したひずみ量（電気抵抗の変化）をひずみ測定器２１において電圧値の信号に変換し、該電圧値信号を判断回路２２において増幅、反転および分岐するものとする。
以下、この第３の本実施の形態の物理量可視化システムの動作を図５〜図７を参照して説明する。
ひずみゲージ１は、被測定対象物の測定個所に取り付けられるひずみゲージである。被測定対象物の測定個所に生じたひずみ応力として抵抗素子１２が変形することにより、抵抗素子１２の抵抗値が変化する。
測定装置２のひずみ測定器２１は、抵抗素子１２の抵抗値の変化を電気信号に変換すると共に、該電気信号に対応したひずみ量を測定する。この測定されたひずみ量は、表示器（図示は省略）に表示することも可能である。
【００３８】
また、測定装置２の判断回路２２は、前記ひずみ測定器２１の出力、即ち、ひずみゲージ１が検知し、ひずみ測定器２１（図１参照）で測定したひずみ量に対応した電気信号により、測定個所の物理状態を識別・分類し、該識別・分類結果を示す信号を出力する。この第３の実施の形態では、ひずみ測定器２１で測定したひずみ量の値（即ちひずみ量の大きさであり、符号Ｅで示す）によって識別・分類しており、測定器２１で測定したひずみが、或る所定の設定値（＝Ｓ）を超えていない時（即ち、Ｅ＜Ｓ）であれば、図６（ａ）に示すように、光源Ａおよび光源Ｂを共にオン動作させ、ひずみ測定器２１で測定したひずみ量が、或る所定の値（＝Ｓ）以上となった時（即ち、Ｅ≧Ｓ）であれば、図６（ｂ）に示すように、光源Ａのみをオン動作させると共に光源Ｂは、オフ動作させる。このような判断を行うためには、判断回路２２には、例えば、所定の閾値と比較する閾値判定回路を使用することができる。
光源電源回路３は、測定装置２からの光源制御信号に基づいて、光源４を制御するための光源用電力を出力する。この光源電源回路３は、内蔵する２次電池を使用する構成とすることが可能であり、また、外部電源を取り入れる構成とすることも可能である。
【００３９】
光源４は、光源用電力に応じて、自己が内蔵する１つ以上の光源を駆動する。これにより、光源Ａ用電源４Ａおよび光源Ｂ用電源４Ｂの点灯状態が、それぞれ制御される。
光源Ａからは波長αの光が、また、光源Ｂからは波長βの光が、前記制御量に応じて点灯され、ラミネート樹脂材１３の表面上に照射される。
これにより、ラミネート樹脂材１３の蛍光体ａと蛍光体ｂの双方が、それぞれの励起波長の光の強度に応じて発光するか、若しくは、ひずみ量（Ｅ）が所定の閾値（設定値Ｓ）以上の場合は蛍光体ａのみが発光し、蛍光体ｂは発光しないため、ラミネート樹脂材１３は、赤色を呈することになる。このような発光は、測定個所の識別・分類された物理状態を反映したものとなる。
測定装置２の判断回路２２と光源制御信号発生回路２３との間は、コード情報で受け渡しすることが可能である。
なお、蛍光体ａ，ｂは、所定の波長（ここでは波長αと波長β）以外の波長域の光（即ちノイズ光）では発光しないような素材を使用して形成することが好ましい。
【００４０】
本第３の実施の形態では、光源４として、波長αの光源Ａと、波長βの光源Ｂだけとし、その他の構成要素も、この光源Ａと光源Ｂとに対応したものとして構成したが、一般に、本発明では、光源４を構成する光源の種類および個数は任意である。
この第３の実施の形態によれば、測定個所のひずみ量に応じて、ラミネート樹脂材１３の蛍光体ａ，ｂによる発光の発光量（発光輝度）は変化させずに、ひずみ量が或る所定の値を超えた瞬間、ラミネート樹脂材１３の蛍光体ａ，ｂによる発光色を白色から赤色へと不連続的に変化させることができる効果が有る。
【００４１】
〔第４の実施の形態〕
図８は、被測定対象物上における負荷方向を視覚的に表示し得るように構成した本発明の第４の実施の形態に係る説明図である。
複数のひずみゲージ、この場合２つのひずみゲージ１ａと１ｂを、互いに直交する方向に配設し、それらの表面をラミネート樹脂材１３を添着し、そのラミネート樹脂材１３の上に、励起波長の異なる複数の蛍光体を混合させた樹脂材で、マスクパターンを用いて、当該ひずみゲージ１ａ、１ｂの受感軸方向を示す矢印１３ａ、１３ｂを個別に形成して、受感軸方向を視覚的に確認できるようにしたものである。
因に、図８（ａ）に示す場合は、無負荷状態であるため、光源Ａ、Ｂ共に、点灯せず、発光しないため、矢印１３ａ、１３ｂ共に、表示はされない。
ところが、ひずみゲージ１ａの方向に負荷がかかり、ひずみが生じている場合は、図８（ｂ）に示すように、上下方向に沿って形成された矢印１３ａのみが発光し、左右方向に沿って形成された矢印１３ｂは、表示されない。
【００４２】
また、ひずみゲージ１ｂの方向（即ち、左右方向）に負荷がかかった場合は、光源Ａのみがオンし、光源Ｂがオフに制御されるため、左右方向に沿って形成された矢印１３ｂのみが表示される。
このように、被測定物に添着されたひずみゲージ１ａ、１ｂおよび矢印によって作用する負荷の方向を視覚をもって認識することができる。
【００４３】
〔第５の実施の形態〕
第１〜第４の実施の形態においては、被測定個所から受けるひずみゲージのひずみ量（物理量）を、ひずみゲージに配設した蛍光体の発光により認識し得るように構成したものであるが、本発明は、ひずみゲージの表面ではなく、圧力変換器、加速度変換器、変位変換器、荷重変換器、トルク変換器、傾斜計など、圧力、加速度、変位、荷重、トルク、傾斜などの物理量（あるいは機械量と称されるものを含む）をひずみゲージによって、電気信号に変換し、当該物理量を検出する、物理量／電気量変換器の表面に蛍光体を含むラミネート樹脂材を添着する構成としたものである。
そこで、本発明を物理量／電気量変換器（以下、単に「変換器」と略称する）の一例として加速度変換器への適用例につき図９、図１０を用いて説明する。
図９は、本発明の第５の実施の形態に係る加速度変換器の断面構成を示す断面図であり、図１０は、図９のＸ−Ｘ線矢視方向断面図である。
図９において、加速度変換器のケーシング３１は、四角柱状の筒体に形成され、そのケーシング３１の一面側（図９においては下端面側）に取付フランジ部３１ｂ，３１ｃが形成され、その中間部には、取付ねじ用のＵ字溝３１ｄ，３１ｅが形成されており、そのＵ字溝３１ｄ，３１ｅに挿通される取付ねじ（図示せず）によって、ケーシング３１は、被測定対象３２に取付けられることになる。
【００４４】
上記ケーシング３１の一方の側壁（図９においては、右側壁）には、片持梁３３の基端、すなわち従動部３３ａの基端が、強固に固着されており、また、他方の側壁（図９において、左側壁）は、開放されて、その開放端は、蓋３１ａをもって閉塞されている。
片持梁３３の中間部に形成された一対のスリット３３ｂ，３３ｃを跨ぐ（橋絡する）ようにして従動部３３ａと重錘部３３ｅの上記両側周面にばね材でなる薄膜状の補強膜３４および３５が強固に接合されている。
つまり、これら補強膜３４，３５は、その板面が可撓部３３ｄの板面と、無負荷時（加速度が印加されない状態のとき）においては平行な状態に設定してある。
これら１対の補強膜３４および３５のスリット３３ｂおよび３３ｃとは反対側の表面（以下「反スリット側表面」という）、すなわち可撓部３３ｄを間に挟んで相対向して配設された補強膜３４および３５の各外側（上面側および下面側）の表面には、絶縁膜３６および３７が接着剤により添着されている。
【００４５】
この絶縁膜３６および３７の表面には、薄い箔材を素材とし、例えばフォトエッチング法によりグリッド部、ゲージタブ部がパターン形成されてなるひずみゲージ（箔ゲージ）ＳＧ１，ＳＧ２および図には現われていないひずみゲージ（箔ゲージ）ＳＧ３，ＳＧ４がそれぞれ接着剤により添着されている。
このひずみゲージＳＧ１，ＳＧ２がおよびＳＧ３，ＳＧ４は、片持梁３３の長手方向に沿うようにして受感軸が向けられて各２枚、並列状に且つその受感部がスリット３３ｂ，３３ｃに対応する部位における絶縁膜３６，３７の外表面に添着されている。
これらのひずみゲージＳＧ１〜ＳＧ４の各ゲージタブには、リード線３８の一端がそれぞれ半田付けにより接続され、そのリード線３８の他端側は、片持梁３３の側面部に形成された配線溝３３ｆを介してケーシング３１の外部に導出され、そのリード線３８の各他端は、例えば、図示は省略したが、端子箱を介して加速度を計測する物理量測定装置としての計測機器に導かれるが、加速度変換器の内部またはその近傍において、補強膜３４の上表面上に添着されたひずみゲージＳＧ１とＳＧ２は、相対向する対辺に、また補強膜３５の下表面上に添着されたひずみゲージＳＧ３とＳＧ４は、これと隣り合う対辺にそれぞれ接続されてホイートストンブリッジ回路が構成される。
【００４６】
次に、このように構成された第５の実施の形態に係る加速度変換器の動作について説明する。
加速度変換器は、そのケーシング３１が被測定対象３２にねじ止め、その他の手段により強固に固定されているものとする。
この状態で被測定対象３２の振動、衝撃等によって、加速度Ｇがケーシング３１の底部、右側部を介して従動部３３ａに加わり、例えば図９に示すように慣性力Ｆが片持梁３３に作用すると、重錘部３３ｅがケーシング３１に対し相対的に変位し、可撓部３３ｄを撓ませると共に、上、下一対の補強膜３４および３５を撓ませる。
このとき上側の補強膜３４は、スリット３３ｂの開口端（上端）が開くように変形するために引張力を受けて伸張し、引張ひずみを生じることになる。
また、下側の補強膜３５は、スリット３３ｃの開口端が閉じるように変形するために圧縮力を受けて圧縮されて、圧縮ひずみを生じることになる。
従って、補強膜３４のスリット３３ｂとは反対側の表層部に添着された２枚のひずみゲージＳＧ１とＳＧ２は、重錘部３３ｅに作用する加速度で片持梁３３がスリット３３ｂの開口端（上端）の広がりによる引張ひずみを検出して、その抵抗値を大きく増大する。
【００４７】
一方、補強膜３５のスリット３３ｃとは反対側の表層部に添着された２枚のひずみゲージＳＧ３、ＳＧ４は、重錘部３３ｅに作用する加速度で片持梁３３が上述のように変形し、スリット３３ｃの開口端（下端）が狭まることによる圧縮ひずみを検出して、その抵抗値を大きく減少する。
以上述べてきた動作説明は、ケーシング３１上方向に加速度が印加された場合のものであるが、反対に下方向に加速度が印加された場合には、重錘部３３ｅが慣性力により可撓部３３ｄをヒンジとして上方に相対的に変位するため、補強膜３４のスリット３３ｂとは反対側表層面に添着されたひずみゲージＳＧ１，ＳＧ２の抵抗値は、上述したとは逆に大きく減少し、補強膜３５のスリット３３ｃとは反対側の表層面に添着されたひずみゲージＳＧ３，ＳＧ４の抵抗値は、大きく増大することは容易に理解されるところである。
このように作用する加速度変換器のケーシング３１の表面に添着された、上述した蛍光体を含むラミネート樹脂材３９に対し、上述した物理量可視化システムに含まれる上述した光源４から加速度値の大きさに応じた発光量と波長の光源Ａ、Ｂが照射されるように構成することにより、ひずみゲージ１に添着されたラミネート樹脂材１３と同様に、加速度を視覚的に認識することができるようになる。
即ち、上述した物理量／電気量変換器としては、加速度変換器のみならず、圧力変換器、変位変換器、荷重変換器、トルク変換器、傾斜変換器などひずみゲージを用いた物理量／電気量変換器のすべてにおいても、本発明を適用することができる。
また、ひずみゲージとしては、上述した箔ゲージ式のものに限らず、線ゲージ、半導体ひずみゲージ、スパッタリング式ひずみゲージ、光ファイバ式ひずみゲージその他の方式であっても被測定個所の物理量をひずみ量として検出し得るものであれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１    ひずみゲージ
２    測定装置
３    光源電源回路
３Ａ    光源Ａ用電源回路
３Ｂ    光源Ｂ用電源回路
４    光源
４Ａ    光源Ａ用電源
４Ｂ    光源Ｂ用電源
１１    ベース（基板）
１２    抵抗素子（箔）
１３    ラミネート樹脂材
２１    ひずみ測定器
２２    判断回路
２３    光源制御信号発生回路
３１    ケーシング
３２    被測定対象物
３３    片持梁
３４、３５    補強膜
３６、３７    絶縁膜
３８    リード線
３９    ラミネート樹脂材
【図１】
0005480681.tif 000002
【図２】
0005480681.tif 000003
【図３】
0005480681.tif 000004
【図４】
0005480681.tif 000005
【図５】
0005480681.tif 000006
【図６】
0005480681.tif 000007
【図７】
0005480681.tif 000008
【図８】
0005480681.tif 000009
【図９】
0005480681.tif 000010
【図１０】
0005480681.tif 000011
【図１１】
0005480681.tif 000012